Bir motorun makineye güç sağlaması için, yerel hareketin sistemin diğer parçalarının düzenlenmiş hareketine dönüştürülmesi gerekir. Nobel Ödüllü profesör Ben Feringa liderliğindeki Groningen University’den organik kimyacılar bunu moleküler bir motorda ilk defa elde etmeyi başardılar. Sonuçları 2 Haziranda Science dergisinde yayımlanan çalışmada, araştırmacılar dönen hareketi ikincil bir naftalin rotoruna kilitli olan ışık ile çalışan bir döner motor ürettiler.

Naftalin rotoru ya da diğer adıyla döneci, motora tekil karbon-karbon bağıyla bağlandı. Bu durum, dönüşün serbestçe gerçeklemesini mümkün kılıyor. Fakat aynı zamanda sistemin tasarımı, hareketi kontrol eden ince ayarı sağlıyor. Tıpkı Ay Dünya’nın etrafında dolanırken hep aynı tarafını Dünya’ya doğru tutması gibi, naftalin rotoru da aynı görece pozisyonunu motora doğru korurken etrafında bir daire tanımlıyor.

Bu sistemin geliştirilmesi için karmaşık stereokimya yani gelişmiş 3 boyutlu moleküler modelleme çalışmaları gerekti. Moleküler motorlar üzerine yaptıkları öncü çalışmalar sayesinde 2016 Nobel Ödülünü almaya hak kazanan Feringa ve çalışma arkadaşları, bu model üzerinde yaklaşık 5 yıldır çalışıyordu. Fakat attıkları bu son adım, moleküler makinelerin geliştirilmesinde oldukça önemli. Çünkü hareketin senkronizasyonu bu çalışmayla elde edilebildi.

Dengenin Sağlanması

Motorun tek bir tam döngüyü gerçekleştirmesi için gereken dört adım boyunca, naftalin rotorunun hareketi geri kalan molekül tarafından sınırlanıyor. Bu sayede, iki hareket birbiriyle eşleniyor. Araştırmacılar, rotorun hareketi sınırlandırılırken aynı zamanda pozisyonunun değişmesine olanak sağlaması için gerekli dengeyi dikkatlice kurdular. Araştırmacılar, rotorun içe veya dışa doğru yöneldiği ve motor tarafından itildiği veya çekildiği iki versiyon tasarladı ve üretti.

İki hareketli parçayı kilitleyerek, Feringa’nın araştırma grubu grubu moleküler makinelerin inşasına yönelik bir adım daha attı. Biyolojide, birbirlerine hareketi senkronize edip güçlendirebilen dişli çark benzeri yapılarla bağlı moleküllerin oluşturduğu bu sistemlerden mevcut. Fakat, ilk defa bu çalışmayla yapay olarak bu sistemlerin geliştirilmesi mümkün oldu.

Feringa’nın araştırma grubunun Science dergisinde tanımladığı bu sistemin herhangi bir pratik uygulaması yok. Araştırmacılar yaptıkları bu çalışmayla hareketin iletilmesinin mümkün olduğunu gösterdiler. Feringa ve beraberindeki bilim insanları, 6 yıl önce bir molekül motorunun dönen hareketi ile bir yüzey üzerinde yönlü hareket yaratmanın mümkün olduğunu göstermek için ilk moleküler otomobili geliştirmişlerdi.

---

İlgili Makale: Peter Štacko, Jos C. M. Kistemaker, Thomas van Leeuwen, Mu-Chieh Chang, Edwin Otten, Ben L. Feringa. Locked synchronous rotor motion in a molecular motor. Science, 2017 DOI: 10.1126/science.aam8808

Kaynak: University of Groningen, Locked movement in molecular motor and rotor. Retrieved from http://www.rug.nl/news/2017/06/locked-movement-in-molecular-motor-and-rotor

---